改性聚醚醚酮增韌環(huán)氧樹(shù)脂的研究.pdf

1、環(huán)氧樹(shù)脂(Epoxy resin，簡(jiǎn)稱EP)由于在強(qiáng)度、模量、熱穩(wěn)定性及耐濕熱、耐化學(xué)性方面的突出優(yōu)點(diǎn)而成為應(yīng)用廣泛的基體樹(shù)脂。但因其固化后交聯(lián)密度高、質(zhì)脆等缺點(diǎn)，在很大程度上限制了它在某些高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，對(duì)EP增韌研究具有非常重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本文在綜述了目前國(guó)內(nèi)外環(huán)氧樹(shù)脂增韌方法與機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了將聚醚醚酮(PEEK)進(jìn)行化學(xué)改性后用于增韌環(huán)氧樹(shù)脂的新思路。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： 1、以PEEK為原料

2、、濃硫酸為磺化劑，制備了不同磺化度的磺化聚醚醚酮(SPEEK)。研究結(jié)果表明，SPEEK的熱穩(wěn)定性好，在400℃以下SPEEK熱失重小于3 wt％；SPEEK的磺化度隨著反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度的增加而提高；與PEEK 相比，SPEEK的結(jié)晶性下降。SPEEK經(jīng)過(guò)氯甲基化和胺化改性，得到苯環(huán)上具有-.SO<,3>H和-CH<,2>N(CH<,3>)<,2>基團(tuán)的改性PEEK。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，得到了PEEK磺化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，即表觀

3、活化能Ea=35.48 kJ/mol，反應(yīng)速率常數(shù)k=2266.5×exp(4267.5/T)。 2、利用非等溫差示掃描量熱法(DSC)分析，確定了改性PEEK/EP樹(shù)脂體系的固化工藝制度：80℃/2h+125℃/2h+180℃/3h，得到了改性PEEK/EP體系的固化反應(yīng)表觀活化能△E=63.82 kJ/mol，反應(yīng)級(jí)數(shù)n=0.964，固化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程為：dα/dt=1.792x10<'7>exp(-7676.2/T)(1

4、-α)<'0.964>。對(duì)改性PEEK/EP體系的固化反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步分析。 3、對(duì)改性PEEK/EP體系力學(xué)性能進(jìn)行了研究。常溫下穩(wěn)定性好，黏度變化小，凝膠時(shí)間較長(zhǎng)，在高溫下對(duì)溫度敏感，具有良好的高溫反應(yīng)活性，可以滿足施工工藝性要求。改性PEEK在增韌環(huán)氧樹(shù)脂的同時(shí)，使固化體系拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彈性模量、斷裂伸長(zhǎng)率均有不同程度的提高。在實(shí)驗(yàn)條件下得到該改性樹(shù)脂最大拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊韌性、斷裂伸長(zhǎng)率為71MPa、142

5、.3 Mpa、23.1kJm<'-2>和4.13％，分別比純環(huán)氧固化物提高了24.6％、53％、151％和56％。當(dāng)樹(shù)脂體系中改性PEEK含量為8 wt％H寸，斷裂韌性K<,IC>達(dá)到最大值2.169 Mpa.m<'1/2>，比純環(huán)氧樹(shù)脂試樣提高了1.1倍。 4、DMA測(cè)試表明，改性PEEK的加入較好地改善樹(shù)脂體系的熱性能。改性樹(shù)脂的玻璃化溫度Tg、起始分解溫度T<,onset>隨著改性PEEK含量的增加而升高，儲(chǔ)能模量E′在T